原位电镜揭示冰异质结晶中堆垛序演化动力学机制 | 进展

背景：冰晶形貌的多样性源于其微观结晶路径的复杂性，但揭示瞬态、局域的结晶动力学过程是晶体学领域的挑战。研究目的：利用原子分辨原位冷冻电镜技术，直接追踪水蒸气在金属冷壁表面沉积成冰的异质结晶过程，以阐明冰相演化的动力学机制。结论：实验发现冰晶首先生成立方冰晶胚，随后沿立方冰⟨111⟩方向分叉并演化为六方冰枝晶，分叉角度与天然雪晶特征角一致；立方冰核与六方冰枝晶间存在堆垛无序冰过渡层，实现了对称性破缺与结构重构；通过调控生长取向与界面条件，可捕获亚稳高对称立方冰结构。该研究揭示了异质界面效应、对称性破缺与取向外延的协同作用，为理解雪晶形貌及密排材料可控生长提供了物理依据。